Способ изготовления высокопрочной проволоки

 

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ

gi>799852 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 1704.78 (21) 2б 05456/22-02 с присоединением заявки М (23) ПриоритетОпубликовано 3601.81. Бюллетень Н9 4

Дата опубликования описания 300181 (51) М. Кл.

В 21 С 1/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 821. 77.. 04 (088. 8) (72) Авторы изобретения

С.A. Терских, В.В. Стукалов, А,Н. Семавина, И.И. Крымчанский и В.Г. Гаврилюк

Белорецкий металлургический комбинат, Всесоюзный научно-исследовательский институт метизной промышленности и Институт металлофиэики AH Украинской CCP (71) Заявители (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЫСОКОПРОЧНОЙ ПРОВОЛОКИ

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано в сталепроволочном производстве.

Известен способ изготовления высокопрочной пружинной проволоки путем многократного волочения патентированной заготовки с последующим низкотемпературным отпуском, который для предотвращения расслоения проволоки предусматривает волочение с малыми част- о ными обжатиями за проход порядка .

10-12% с последующей кратковременной тепловой обработкой готовой проволоки при 350-400ОС Щ .

Применение малых обжатий вызвано 3$ необходимостью снижать температуру нагрева проволоки при волочении с целью уменьшения степени деформационного старения . Использование дополнительной тепловой обработки предусмат- 20 ривается с целью снятия остаточных напряжений в проволоке.

Недостатками этого способа является низкая пластичность проволоки средних и больших сечений, более 25

1,5 мм. Для этих диаметров на первой стадии деформации, когда диаметр заготовки относительно велик (более

3,0 мм), малые обжатия усугубляют неравномерность деформации по сече- 30 нию и приводят к возникновению высокого уровня остаточных напряжений, которые способствуют появлению микро- и макротрещин уже на первых протяжках, снижают пластичность готовой проволоки. По этой причине малые обжатия 10-12% вообще недопустимы для изготовления проволоки диаметром более 3,0 мм, когда волочение начинается с больших заготовок, диаметром

5-8 мм. Из-за возникновения черезмерных остаточных напряжений это приводит, на практике, к растрескиваиию проволоки уже в мотках при транспортировке. Высокая трудоемкость изготовления проволоки, так как применение малых обжатий по всему маршруту волочения приводит к увеличению кратности деформации и вызывает необходимость использования станов повышенной кратности. Кроме того, применяемые дополнительные тепловые обработки при 350-400 С усложняют процесс изготовления проволоки и повышают энергетические затраты. Кроме того, малая эфФективность отпуска при 350-400 С, особенно для проволоки средних и больших сечений, более

1,5 мм. Повышенная дефектность у такой проволоки, возникающая уже на

799852 первой стадии деформации, не устраняется последующим отпуском.

Известен также способ изготовления высокопрочной проволоки, включающий термообработку и последукщее холодное волочение, в котором волочение осуществляют с деформациями: на 1-й протяжке — 37,5 i;на 2-й 26%; на 3-й — 18% и далее по маршруту с постепенно убывакщими до 13,5% единичными обжатиями, причем после второй протяжки рекомендуется проводить промежуточный отпуск (2) .

Однако в этом способе величина частных обжатий не регламентируется в зависимости от диаметра заготовки и готовой проволоки . Пластичность проволоки определяется величиной остаточных напряжений и степенью развития деформационного старения, которые в свою очередь зависят от соотношения частных обжатий и диаметра проволоки . Поэтому принятые значения частных обжатий допустимы лишь для узкого диапазона заготовок и готовой проволоки. Обжатия 37-38% применима лишь для заготовок диаметром порядка 8-10 мм, когда неоднородность деформации является более существенным фактором, чем деформационное старение. В то же время, такое обжатие нецелесообразно для заготовок диаметром 1-3 мм, когда для обеспечения однородности деформации достаточно меньшего обжатия. Обжатие в 37-38% приведет только к черезмерному нагреву и охрупчиванйю проволоки от деформационного старения. Аналогичная картина будет наблюдаться и на заключительной стадии волочения .

При изготовлении, например высокопрочной проволоки диаметром 0,1-0, 3 мм возникает необходимость применять обжатия 8-10%,а не 13-14%, так как с утонением диаметра все большее значение приобретает борьба с деформационным старением. Распределение единичных обжатий на первых двух протяжках нерационально . Максимальный уровень остаточных напряжений в проволоке фЬрмируется только при суммарной деформации 45-60%, и поэтому определяется величиной обжатия не только на первой, но и на второй протяжке.

Повышенное обжатие (37,5%) на первой протяжке, снижающее уровень остаточных напряжений, резко сменяется (перепад более 10%) на пониженное обжатие (до 26%) на второй протяжке, вызывая вновь появление высокого уровня остаточных напряжений. При таком распределении теряется положительный эффект первой протяжки, от которой в материал вносится лишь охрупчивающий эффект от деформационного старения за счет повышенного (37,5%)обжатия. Промежуточный отпуск не обеспечивает надежного повышения пластичности, так как наряду со снятием остаточных напряжений он вызывает структурные изменения в материале (старение, коагуляцию карбидной фазы и т . и . ), вызывающие охрупчивание проволоки при последующем волочении. Кроме того, отпуск как дополнительная операция, приводит к увеличению производственных затрат на изготовление проволоки .

Цель изобретения — повышение механических свойств провогоки.

Цель достигается тем, что золочение ведут в два различакщихся по технологическим параметрам, этапа, причем на первом этапе обжатия (q) выбирают из соотношения: 10+1,5Diq( 19+20, где 0 - диаметр заготовки, а на втором этапе — из соотношения:

5+2d$q(18+d,где d - диаметр готовой проволоки, при этом величины обжатий внутри каждого этапа различаются на величину, не превышающую 4%, между

20 этапами на 4-10%, а переход от первого этапа ко второму осуществляют при суммарной деформации более 45%, но менее величины деформации, вызывающей расслоение. д Ограничение максимальной величины единичных деформаций по каждой ступени вызвано необходимостью снижения .деформационного старения, а минимальной - необходимостью обеспечить доЗО статочную степень однородности деформации по сечению. Ввиду того, что уровень остаточных напряжений определяется диаметром проволоки, наблюдается линейная зависимость максимальной величины растягивающих остаточных макронапряжений от диаметра в предлагаемом способе. предусмотрено для проволоки больших диаметров применение более высоких единичных обжатий.

Уменьшение единичных обжатий на заклю40 чительном этапе волочения (И ступень) вызвано возрастанием охрупчивающвго влиянмя деформационного старения с увеличением прочности материала по маршруту волочения . Минимально допустимая величина единичных обжатий выбрана из расчета, чтобы уровень остаточных напряжений не превышал 60% предела текучести, максимальная - c учетом достигнутых уров О ней прочности проволоки в зависимости от диаметра так, чтобы нагрев не превышал 250 С íà I ступени н 220 С на П ступени .

Экспериментально было получено, что при волочении с постоянными единичными деформациями уровень остаточных макронапряжений достигает максимума при суммарной деформации 45-60%, после чего сохраняется практически постоянным. При этих же деформациях

Щ в основном формируется и кристалло- графическая текстура . Поэтому снижение единичных обжатий (переход от I ступени ко П) в предлагаемом способе предусматривается при суммарной

Я деформации не менее 45%. С другой

799852,55-4,30-4,05-3,80-3,60-3,40-3,20-3,0 мм

11Ъ 11% 12% 10Ъ 11% 11% 12Ъ

Б таблице показаны механические свойства готовой проволоки диаметром

3,0 ым.

Из приведенных данных видно, что волочение по предлагаемому способу позволяет улучшить пластические свойства проволоки и предотвратить ее расслоение.

5,5-5,15-4,85-4

12Ъ 11% 12%

Второй вариант: ,5,5-4, 30-3,70-3,25-3,0

l37, 5% 26% 18% 15, 5%

Третий вариант:

5,5-4,60-3, 85......

30% ЗОЪ

3, 38-3, О мм

23Ъ 20Ъ

П ступень

I ступень

182

1-й

3-15

Расслоение

10 образцах

184

5-28

26-34

Расслоение в

6 образцах

Нет расслонения

3-й

Формула изобретения стороны, расслоение при испытаниях скручиванием свидетельствует о массовом раскрытии микротрещин в холоднотянутой проволоке. В таком состоянии любые способы повышения пластичности малоэффективны . Поэтому переход от I ступени ко П предусматривается проводить в состоянии нерасслаиваемости, так как появление расслоения ограничивает максимально допускаемую величину суммарной деформа- 0 ции с повышенными единичными деформациями íà I ступени.

Целесообразность скачкообразного уменьшения единичных обжатий при переходе от 1 ступени ко И обусловлена тем, что этот прием является эффективным методом перераспределения и снижения макро- и микронапряжений за счет включения в процесс деформации новых плоскостей скольжения . Для такого перераспределения достаточно 20 обеспечить перепад единичных обжатий между двумя последовательными протяжками 4-10Ъ, например с 30 до 22 % или с 18 до 13%. Однако при слишком резком скачке(6 10%) неоднородность рас- yg пределения напряжений по сечению возрастает.

Предлагаемый способ предусматривает выполнение с пониженными единичными обжатиями (П ступень) не менее двух протяжек. Это требование вызваСпособ изготовления высокопрочной проволоки, включающий термообработку 60 и последующее холодное волочение, отличающийся тем, что, с целью повышения механических свойств проволоки, волочение ведут в два, различающихся по технологическим па- 65 но необходимостью ослабить нагрев не только на готовом размере (при остывании проволоки на выходе из последней волоки), но и в процессе волочения, так как старение проволоки на промежуточных размерах уменьшает подвижность дислокаций и тем самым ухудшает пластичность при последующей холодной деформации.

Выбор величины и распределения единичных обжатий внутри каждой ступени определяется в зависимости от типа стана, интенсивности охлаждения, скорости волочения, предела прочности проволоки . Как правило, внутри ступени единичные обжатия принимаются постоянными или плавно убывающими .

На чертеже показано принципиальное изменение частных обжатий в зависимости от общей степени деформации (суммарной деформации) .

Пример, Изготавливают высокопрочную проволоку диаметром 3,0 мм из стали У9А. Проволока готовится из патентированной заготовки диаметром

5,5 мм с частными обжатиями 10-12Ъ по всему маршруту волочения (1-й вариант) по известному (2-й вариант) н предлагаемому 13-й вариант)способам . 4аршруты волочения.

Первый вариант: раметрам, этапа, причем на первом этапе обжатия (g) выбирают из соотношения: 10+1, 50 9<19+20, где О -диаметр заготовки, а на втором этапе — из соотношения: 5+2d

Составитель О. Румянцева

Редактор И. Ковальчук Техред А.Ач. Корректор И . Муска

Заказ 0259 9 Тираж 89р. Подписное

BHHHIIM Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб ., д . 4/5

Филиал ППП Патент, r . Ужгород, ул . Проектная, 4 а переход от первого этапа ко! второ му осуществляют при суммарной деформации более 45%, но менее величины деформации, вызйвающей расслоение.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 . Авторское свидетельство СССР 9 201301,,кл. В 21 С 1/00, 1966.

2. Калпашников А. И. и др. Высоко, прочная нержавекицая проволока, М., "Металлургия", 1971, табл. 29, с . 91.